【摘 要】
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冰雪运动推广普及推动了冰雪器材的快速发展,相关运动辅助装备经使用后需要修复,以维持其长期正常使用。速滑运动具有高速性,其对冰刀要求高,需要对速滑冰刀进行经常性保养修复。冰刀的传统修复方式为手工打磨,其存在效率低、一致性差等问题,难以适应速滑运动推广的需要。为此开展速滑冰刀修复专用数控机床技术研究,满足小型化、高精度、自动化、自适应等要求,研究内容主要如下:（1）开展了小型速滑冰刀修复专用数控机床的
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冰雪运动推广普及推动了冰雪器材的快速发展,相关运动辅助装备经使用后需要修复,以维持其长期正常使用。速滑运动具有高速性,其对冰刀要求高,需要对速滑冰刀进行经常性保养修复。冰刀的传统修复方式为手工打磨,其存在效率低、一致性差等问题,难以适应速滑运动推广的需要。为此开展速滑冰刀修复专用数控机床技术研究,满足小型化、高精度、自动化、自适应等要求,研究内容主要如下:（1）开展了小型速滑冰刀修复专用数控机床的总体设计,包括机床整体结构、手动压板式冰刀夹具、电气控制系统、传感测量模块等,通过激光位移传感器与工控机进行冰刀形貌的测量,工控机将测量数据发送至数控系统,数控系统进行打磨砂轮的运动控制。（2）开展冰刀轮廓数据测量与处理研究:首先进行了测量方式的对比分析,卧式测量方法得到冰刀点云数据测量最好;然后进行噪声点的去除,消除测量过程由于机床震动、光线等导致的误差,通过K-d tree算法进行点云数据的边缘点提取,获得冰刀轮廓点云数据;最后将点云数据通过用五阶正弦函数Sum of Sine拟合,生成冰刀刀刃轮廓曲线。（3）开展了冰刀打磨工艺优化:首先提出了最小磨削量优化,通过样板冰刀轮廓向实际冰刀刀刃轮廓曲线靠近并与轮廓内外有两个切点时,样板冰刀两个切点距离为研磨的最小磨削量;然后通过正交实验进行冰刀磨削工艺优化,通过PSO-BP神经网络预测冰刀工艺最优工艺参数并进行实验验证;最后进行了磨削工艺试验,工艺参数优化以后,冰刀轮廓打磨质量得到显著提升。（4）冰刀修复数控系统开发:基于Qt平台进行了冰刀打磨数控系统开发,包含测头控制模块、数据采集模块、轮廓曲线拟合模块、加工轨迹代码自动生成模块、工艺卡编程模块等,进行了专用数控系统的测试验证,实现了软硬件结合,完成冰刀打磨修复的综合试验。测试结果表明:速滑冰刀修复专用数控机床实现了冰刀的高精度测量和自动打磨,满足了高效、精准修复的要求。
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